在當今快速發展的工業自動化領域，數據的無縫交換和設備的互操作性顯得尤為重要。OPC UA（OPC Unified Architecture）協議應運而生，它不僅繼承了早期OPC Classic規范的優點，還引入了多項創新特性，以滿足現代工業自動化的需求。

OPC UA的起源與演進

OPC UA的前身——OPC Classic，誕生于1995年，基于Microsoft Windows的COM/DCOM技術，主要解決了當時工業自動化中的數據交換問題。然而，隨著技術的發展和工業環境的復雜化，OPC Classic逐漸顯現出局限性。為了克服這些限制，OPC基金會于2006年推出了OPC UA，它不僅集成了OPC Classic的所有功能，還引入了跨平臺、高安全性和強大的數據處理能力。

OPC UA的核心特性

• 功能對等性： OPC UA完整地映射了OPC Classic的所有規范，包括數據訪問（DA）、報警和事件（A&E）以及歷史數據訪問（HDA）。它通過發現、地址空間、按需訪問、訂閱、事件和方法等功能，為工業自動化提供了全面的解決方案。
• 平臺獨立性： OPC UA不依賴于任何特定的操作系統，能夠在從嵌入式微控制器到云基礎設施的各種平臺上部署，極大地擴展了其應用范圍。
• 安全性： 安全性是OPC UA設計中的一個核心考慮。它通過傳輸加密、會話加密、信息簽名、測序數據包、認證和審計等多種機制，確保了數據的安全性和完整性。
• 可擴展性： OPC UA的多層架構允許在不影響現有應用程序的情況下，采用新的技術和方法，如新的傳輸協議、安全算法、編碼標準和應用服務。
• 綜合信息建模： OPC UA的信息建模框架能夠定義復雜的信息結構，將數據轉換為信息，并通過面向對象的功能，實現多級結構的建模和擴展.

OPC UA在工業自動化中的應用

OPC UA在制造業、建筑自動化、石油和天然氣、可再生能源和公用事業等多個領域都有廣泛的應用。它通過數據收集、設備集成、遠程監控和歷史數據訪問等功能，提高了生產效率和設備可靠性。

(1) OPC UA與MQTT的結合

隨著物聯網（IoT）技術的發展，MQTT協議因其輕量級和高效性在物聯網通信中占據了重要地位。OPC UA與MQTT的結合，為工業自動化領域帶來了新的可能性。通過這種結合，OPC UA可以利用MQTT的發布/訂閱模型，實現數據的高效分發和實時通訊。

(2) 實現OPC UA與MQTT的橋接

EMQX和Neuron是兩個關鍵的技術組件，它們可以幫助實現OPC UA與MQTT之間的橋接。Neuron作為一個工業物聯網連接服務器，可以采集和匯總OPC UA數據源，并將其轉換為MQTT協議。而EMQX作為一個高性能的MQTT消息服務器，可以將這些數據分發到各種分布式應用程序。

OPC UA協議以其強大的功能和靈活性，已經成為工業自動化領域中不可或缺的通信標準。它的出現不僅解決了傳統OPC Classic的局限性，還為工業4.0和智能制造提供了堅實的技術基礎。隨著OPC UA與MQTT等物聯網協議的結合，我們期待在未來的工業自動化中看到更多創新和高效的解決方案。

OPC UA與Node-RED的區別

(1) 功能定位：

• OPC UA是一種通信協議，專注于設備和系統之間的數據交換和互操作性。
• Node-RED是一個編程工具，專注于快速構建和部署應用程序。

(2) 使用場景：

• OPC UA通常用于工業環境中，需要跨平臺、跨系統的穩定和安全的數據交換。
• Node-RED適用于物聯網項目和快速開發，可以處理各種設備和數據流。

(3) Node-RED與OPC UA協議的協同工作

盡管Node-RED本身不直接支持OPC UA協議，但可以通過以下方式與OPC UA協議協同工作：

• 使用OPC UA節點：Node-RED社區提供了第三方OPC UA節點，這些節點允許Node-RED直接與OPC UA服務器進行通信，實現數據的讀取、寫入和監控。
• 網關/適配器：在Node-RED和OPC UA設備之間部署一個網關或適配器，將OPC UA協議轉換為Node-RED可以處理的格式（如MQTT、HTTP等）。
• 數據轉換：Node-RED可以接收來自OPC UA的數據，進行必要的轉換和處理，然后發送到其他IoT設備或云平臺。
• 事件驅動：Node-RED可以基于從OPC UA服務器接收的事件或數據變化觸發流程，實現自動化控制和響應。
• 可視化與監控：Node-RED可以創建儀表板，展示來自OPC UA服務器的實時數據，提供監控和用戶交互功能。
• 集成其他協議：Node-RED可以與MQTT、CoAP等其他IoT協議集成，這些協議可以與OPC UA服務器協同工作，實現更廣泛的IoT解決方案。